DE69006357T2

DE69006357T2 - Auf segelstellung fahrender propeller mit handregulierbarer steigung.

Info

Publication number: DE69006357T2
Application number: DE90904926T
Authority: DE
Inventors: Rocco Berghella
Original assignee: MARINE PROPELLER Srl
Current assignee: MARINE PROPELLER Srl
Priority date: 1989-03-21
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2010-03-20
Also published as: AU5331190A; EP0464085B1; WO1990011221A1; EP0464085A1; AU629328B2; ES2049027T3; DE69006357D1; JPH04503935A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Drehflügelpropeller, dessen Steigung manuell eingestellt werden kann und der besonders für Segelboote geeignet ist.
Die Verwendung von Drehflügelpropellern in Segelbooten zur Herabsetzung des Strömungswiderstands, wenn das Boot unter Segeln fährt, ist üblich.
Um andererseits den maximalen Wirkungsgrad bei der motorisch getriebenen Bewegung zu erzielen, sollte der Propeller funktionsmäßig im Hinblick sowohl auf die mechanischen Charakteristiken der verwendeten Antriebsmaschine (Drehmoment- und Leistungs-Charakteristiken als Funktion der Drehzahl und des Wirkungsgrads der Antriebsmaschine) als auch die hydrodynamischen Charakteristiken des Bootskörpers ausgelegt sein.
Eine effektive Antwort auf diese Probleme geben die sogenannten Propeller mit verstellbarer Steigung, d. h. Propeller, bei denen die Orientierung der Flügel bei von der Antriebsmaschine getriebenem Propeller auf spezielle Charakteristiken und/oder Betriebsbedingungen verstellt werden kann - selbstverständlich innerhalb gewisser Grenzen.
Es gibt eine Kategorie von handelsüblichen Propellern, die als Drehflügelpropeller mit verstellbarer Steigung bekannt sind und den Anforderungen an Hilfsvortriebssysteme für Segelboote besonders gerecht werden.
Diese bekannten Propeller weisen im allgemeinen eine Ritzelnabe auf, die durch eine konische Keilverbindung auf eine drehbare Antriebswelle gekeilt ist, wobei die Ritzelnabe ein koaxiales konisches Zahnrad hat und mindestens zwei oder mehr, bevorzugt drei Propellerflügel, die jeweils ein konisches Planetenritzel an ihrer Basis haben und in kämmendem Eingriff mit dem konischen Zahnrad der Ritzelnabe sind, durch ein Nabengehäuse auf einem begrenzten Umfangsbogen um die Nabe frei drehbar gelagert sind. Jeder Flügel ist um die Achse seiner Konusritzelbasis planetenartig frei drehbar um das konische Zahnrad der Ritzelnabe, und zwar um zwei entgegengesetzte Winkel (ausgehend von der Neutralposition des Flügels, in der die Flügelflächen zu der Achse der Propellerwelle im wesentlichen parallel sind), die durch Anschlagmittel voreinstellbar sind, unter den hydraulischen Kräften, die jeweils durch die Drehung in einer Vorwärtsantriebsrichtung und einer Rückwärtsantriebsrichtung der Antriebswelle verursacht sind. Diese Anschläge bestimmen die Steigung des Propellers in den beiden Drehrichtungen. Das Gehäuse ist von Abschnitten gebildet, die durch tangentiale Stiftschrauben miteinander verbunden sind, und enthält die Ritzelnabe und die Planetenräder der Flügel, die durch Löcher des Gehäuses, die entlang den Verbindungsflächen der Abschnitte, die das Gehäuse bilden, geformt sind, drehbar gelagert sind. Die Ritzel können um die Ritzelnaben um jeweils einen der beiden entgegengesetzten Winkel ausgehend von der Neutralposition der Flügel drehen, und zwar gemeinsam mit einer planetenartigen Drehung der Flügel um die Ritzelnabe und um ihre eigene Achse. Die beiden entgegengesetzten Drehwinkel sind durch Anschlageinrichtungen vorgegeben, die von einem radial verlaufenden Zahn oder Sektor gebildet sein können, der mit dem Gehäuse fest verbunden ist und mit einem radial verlaufenden Zahn oder Sektor zusammenwirkt, der mit dem Körper der Ritzelnabe fest verbunden ist, um so durch die Anlage eines Zahns an den übrigen Anschlägen beide relativen Drehrichtungen zu bestimmen.
Propeller dieses Typs sind in den US-PS'en 4 047 841 und 4 140 434 beschrieben. Bei diesen bekannten Propellern kann die Steigung nur durch eine vollständige Demontage des Propellers geändert werden, was es notwendig mach, das Boot aus dem Wasser zu heben, um die Steigung zu ändern. In einer früheren IT-Patentanmeldung Nr. 83647 A/87 vom 11. August 1987, die auf die Anmelderin übertragen ist, wird ein Drehflügelpropeller beschrieben, dessen Steigung verstellbar ist, ohne daß das Boot auflaufen und der Propeller demontiert werden muß. Der in der bekannten Anmeldung angegebene Propeller verwendet eine Hülse, die mit einer Extremität des Körpers der Ritzelnabe kämmt und damit in Eingriff gehalten wird durch eine Feder, die an einem Schließflansch des Propellergehäuses anliegt, wobei durch diesen Flansch ein spitzkegeliges äußerstes Ende angebracht ist, das eine zentrale Öffnung hat, durch die ein Schaft, der mit der Hülse fest verbunden ist, durchtreten und aus der Spitze des spitzkegeligen äußersten Endes austreten kann Mittels eines geeigneten Schlüssels kann dieser Schaft herausgezogen werden, um die Hülse von der Ritzelnabe zu trennen und die Hülse nach Verändern ihrer relativen Winkelposition wieder mit der Ritzelwelle in Eingriff zu bringen, um dadurch die Steigung des Propellers zu ändern.
Auch dieser Propeller, der zwar Vorteile gegenüber den bisher bekannten Propellern aufweist, hat den Nachteil, daß er notwendigerweise demontiert werden muß, um auf der Antriebswelle des Boots angebracht und davon abgenommen zu werden, und außerdem muß ein Schlüssel zum Verstellen der Steigung verwendet werden. Ebenso wie der andere bekannte Propeller erzeugt auch dieser Propeller einen relativ hohen Pegel von Schwingungen, was zum großen Teil auf die Art und Weise zurückgeht, wie die Flügel durch das Gehäuse hindurch drehbar angebracht sind, so daß die Biegekräfte von den tangentialen Stiftschrauben aufgenommen werden, die zum Verbinden der das Gehäuse bildenden Abschnitte miteinander dienen; und außerdem erzeugen beim Anfahren und Umkehren der Drehrichtung des Propellers die Gehäusemitnehmerzähne dadurch, daß sie über die Anschlagflächen gegeneinanderstoßen, ein lautes Knallgeräusch und verursachen sehr raschen Verschleiß der Anschlagflächen der Anschläge

AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Drehflügelpropellers, dessen Steigung verstellt werden kann, ohne daß eine Demontage des Propellers erforderlich ist, wobei der Propeller auf der Antriebswelle des Boots angebracht und davon abgenommen werden kann, ohne daß der Propeller demontiert werden muß, und wobei die Flügel durch die Wand des Nabengehäuses des Propellers hindurch auf solche Weise drehbar gelagert sind, daß dadurch die Erzeugung von Schwingungen verhindert oder erheblich herabgesetzt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Propellers, bei dem das Aufschlagen einer Widerlagerfläche auf eine andere elastisch gedämpft wird.
Grundsätzlich ist gemäß der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 definiert ist, die Vorrichtung zum manuellen Ändern der Steigung des Propellers ohne die Notwendigkeit von Werkzeugen implementiert, indem das Nabengehäuse entlang seiner Achse "segmentiert" ist, und zwar in einen ersten Abschnitt, der in bezug auf die Ritzelnabe des Propellers drehbar und mit Löchern versehen ist, durch die die Wellen der Planetenräder der Flügel des Propellers drehbar eingesetzt sind, und einen zweiten Abschnitt, der innen mit Anschlägen versehen ist, um die relative Winkelbewegung eines Eingriffszahns oder Sektors zu begrenzen, der mit der Ritzelnabe fest verbunden ist, um winkelmäßig beabstandete Anschläge in bezug auf eine relative freie Drehung der Ritzelnabe in bezug auf das Nabengehäuse und umgekehrt vorzusehen. Der zweite Abschnitt des Gehäuses kann von dem ersten Gehäuseabschnitt teleskopartig weggezogen werden, beispielsweise gegen den Widerstand einer Rückschiebefeder, und zwar um einen Betrag, der ausreicht, um den zweiten Abschnitt von dem ersten Abschnitt des Gehäuses oder von der Ritzelnabe zu trennen, die miteinander durch eine Verbindung mit verstellbarerer relativer Winkelposition in Eingriff sind, und der zweite Abschnitt des Gehäuses wird, nachdem er relativ zu dem ersten Abschnitt des Gehäuses gedreht wurde, erneut mit letzterem in Eingriff gebracht, wodurch die von den Anschlägen vorgegebenen Winkel geändert worden sind
Die Konstruktionsposition des zweiten Gehäuseabschnitts in bezug auf den ersten Gehäuseabschnitt, der die Planetenradanordnung der Drehflügel enthält, ist umkehrbar. Das im wesentlichen rohrförmige zweite Segment des Gehäuses, das teleskopartig in Eingriff mit dem ersten Abschnitt des Gehäuses und mit den Eingriffsanschlägen versehen ist, die mit dem Eingriffszahn oder -sektor zusammenwirken, der fest mit der Ritzelnabe des Propellers verbunden ist, kann an der der Antriebswelle zugewandten Seite oder in Richtung zu einem spitzkegelförmigen äußersten Ende des Gehäuses selber gebildet sein. Bei einer ersten Ausführungsform kann eine Widerlagerfläche für eine Rückschiebefeder von einem rohrförmigen Flansch gebildet sein, der mechanisch auf dem Ende des RitzelnabenkörPers in Richtung zur Antriebswelle angebracht ist. Bei einer zweiten Ausführungsform enthält das spitzkegelförmige äußerste Ende selber, das mit dem Hinterende des Ritzelnabenkörpers des Propellers verbunden sein kann, eine Rückschiebefeder, die die beiden anderen Abschnitte des Gehäuses in Eingriff miteinander hält.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform des Propellers der Erfindung gemäß der Definition in Patentanspruch 6 kann eine Steigungseinstellhülse, die mit der Ritzelnabe in kämmendem Eingriff ist, rohrförmig verlängert und fest mit dem spitzkegeligen äußersten Ende des Propellers verbunden sein, das von Hand um eine Strecke zurückgezogen werden kann, die ausreicht, um die Hülse von der Ritzelnabe zu trennen, um sie zu drehen und sie in einer geänderten relativen Winkelposition wieder in Eingriff zu bringen, um die Steigung zu ändern. In diesem Fall ist das spitzkegelige äußerste Ende außerdem mit einer abnehmbaren Kappe versehen, um Zugriff zu einem Gewindeende der Antriebswelle zu ermöglichen und eine Sicherungsmutter von diesem abzudrehen, wodurch ein Abnehmen (und Anbringen) des Propellers von der Antriebswelle ohne Zerlegen zugelassen wird.
Außerdem kann der Verschleiß der Widerlagerflächen der Anschläge und des Eingriffszahns dadurch im wesentlichen eliminiert werden, daß die Anschläge an der Innenwand eines der Abschnitte, die das Nabengehäuse bilden, elastisch angebracht sind, um das Aneinanderschlagen der Widerlagerflächen zu dämpfen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Flügel, die in einem konischen Zahnrad enden, das in Planeteneingriff mit dem konischen Zahnrad der Ritzelnabe ist, nicht mehr drehbar in zylindrischen Buchsen gehalten, die durch Verbinden von zwei benachbarten Abschnitten des Gehäuses gebildet sind, sondern stattdessen ist jeder Flügel fest mit dem zylindrischen Schaft des jeweiligen konischen Ritzels verbunden, der durch eine Öffnung in der Wand des jeweiligen Gehäuseabschnitts geht. Auf diese Weise werden die auf die Flügel wirkenden Biegekräfte von dem Körper des jeweiligen Sektors aufgenommen und über das zusammengebaute Gehäuse besser als bei bekannten Propellern verteilt. Die Verwendung von präzisionsbearbeiteten konischen Ritzeln und nicht, wie üblich, von Ritzeln, die direkt an dem integralen Gießkörper des Flügels gefräst werden, erlaubt es, Spiel weiter zu verringern, und verbessert die Schwingungseigenschaften des Propellers.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die verschiedenen Aspekte und Vorteile des Propellers der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden genauen Beschreibung von einigen bevorzugten Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind; die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform des Propellers gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Teilquerschnitt des Propellers von Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Teilquerschnittsdarstellung eines Propellers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 4 eine schematische Teilquerschnittsdarstellung eines Propellers gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine erste Ausführungsform ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Der Propeller weist eine Ritzelnabe 1 auf. Die Ritzelnabe 1 hat einen konischen Sitz mit einem Keil (letzterer ist in den Figuren nicht gezeigt) zur Aufnahme des konischen Endes 20 einer Antriebswelle 2, die ein Gewindeende 21 hat, auf dem eine Sicherungsmutter 22 festgezogen ist, die eine Buchse, z. B. eine hexagonale Buchse 23 zur Aufnahme eines Stellkeils 23, hat. Die Ritzelnabe 1 hat ein konisches Zahnrad 3, bevorzugt mit Geradverzahnung, mit dem die konischen Ritzel 5, 5', ... am Fuß ebenso vieler Flügel 4, 4', ... des Propellers in Planeteneingriff sind. Bevorzugt hat der Propeller drei Flügel, die in einem Abstand von 120º auf dem Umfang des konischen Zahnrads 3 der Ritzelnabe 1 in kämmendem Eingriff sind. Die Flügel sind durch Löcher 6a, 6a', ebenso vieler Sektoren oder Abschnitte 6, 6', ... des Gehäuses, die mit tangentialen Stiftschrauben 19 zusammengesetzt sind, um ein hohles Gehäuse zur Aufnahme des Planetengetriebes zu bilden, drehbar eingesetzt.
Jeder Flügel ist an seinem entsprechenden Gehäusesektor vormontiert. Dazu weist jeder Flügel einen zylindrischen Sitz 4a, der am Fuß des Flügelgußteils gebildet ist, und ein blindes Gewindeloch 4b auf, das mit dem zylindrischen Sitz 4a koaxial ist und im Inneren des Flügelkörpers über den Boden des Sitzes 4a hinaus verläuft. Das jeweilige Planetenrad 5 des Flügels ist mit einem eine Bohrung aufweisenden zylindrischen Schaft 5a versehen, der durch die Öffnung 6a des jeweiligen Gehäusesektors und in das Innere des Sitzes 4a eingeführt ist, der in dem Basisbereich des Flügels 4 gebildet ist. Eine Stiftschraube 5c durchsetzt das Ritzel 5 und den Schaft 5a und ist in dem Gewindeloch 4b festgezogen, das im Inneren des Körpers des Flügels 4 verläuft. Geeignete Feststellschrauben 5d können verwendet werden, um ein Lockern der Anordnung zu verhindern.
Die auf den Flügel wirkenden Biegekräfte werden auf den Körper des jeweiligen Abschnitts des Gehäuses übertragen und gleichmäßig auf die tangentialen Stiftschrauben 19 verteilt. Dadurch werden die Lärm- und Schwingungs-Charakteristiken des Propellers stark verbessert. Ferner erlaubt die Verwendung von gesonderten Planetenrädern, an deren Schaft die Flügel des Propellers angebracht sind, eine rationellere und präzise maschinelle Bearbeitung des Zahnrads, um SPiel herabzusetzen und Lärm- und Schwingungs-Charakteristiken der Anordnung weiter zu verbessern.
Rotation wird von der Ritzelnabe 1 auf das die Flügel tragende Gehäuse, das durch die Vereinigung der Sektoren 6, 6', ... gebildet ist, durch mindestens einen Zahn oder Kreissektor 8 übertragen, der von der äußeren zylindrischen Wand einer Hülse ll vorspringt, die ein Außenprofil 13 hat, das mit einem Innenprofil 12 in Eingriff ist, das an dem Endbereich der Ritzelnabe 1 vorhanden ist. Der Hemmzahn 8 wirkt mit einem Kreissektor oder Zahn 7' zusammen, der sich über eine bestimmte Bogenlänge erstreckt und von der Innenwand eines (6') der Sektoren des Gehäuses vorspringt. Gemäß einem Merkmal des Propellers der Erfindung hat dieser zusammenwirkende Sektor 7' die Form eines gesonderten Einsatzstücks in Form eines Sektors eines Kreisrings mit einem Sitz bzw. einer Nut 7a mit Rechteck- oder Trapezquerschnitt, die an der Innenwand eines (6') der Sektoren gebildet ist, die das Gehäuse bilden. Beide Enden des Ringsektors 7' haben ihren inneren Bereich, der aus dem im Gehäuse geformten Sitz vorspringt, in Umfangsrichtung verlängert, um so zwei Räume oder Sitze darunter zu bilden, und zwar 7c bzw. 7d, in die elastische Einsatzstücke 7e bzw. 7f aus Kautschuk (oder kalibrierte Federn) passen. Die Ringsektoren 7' und die elastischen Einsatzstücke 7e und 7f sind in den Sitz 7a eingesetzt und seitlich in ihrer Lage durch die Verbindungsfläche der benachbarten Gehäusesektoren (6 und 6') gehalten. Wenn ein Ringsektor 7' mit Rechteckquerschnitt verwendet wird, kann eine Sicherungsschraube verwendet werden, deren Schaft und Kopf durch ein mit einer Rippe und einem Schlitz versehenes Loch einsetzbar sind, das durch die Dicke des Ringsektors 7' hindurch gebildet ist, um zu verhindern, daß sie aus dem Sitz 7a fällt. Wie aus einer Betrachtung der Figuren leicht zu ersehen ist, gelangt der Kreissektor oder Zahn 8, der mit der Ritzelnabe 1 fest verbunden ist, bei Drehen der letzteren schließlich in Anlage an der Anschlagfläche des relativen Endes des Ringsektors 7', der aus dem Sitz 7a vorspringt und mit dem Nabengehäuse, das durch die Sektoren 6, 6' und 6" gebildet ist, fest verbunden ist. Der Zahn 8 nimmt beim Drehen das Gehäuse und die Flügel 4, 4' und 4" mit, die inzwischen, indem sie jeweils einzeln durch das konische Planetenrad mit dem konischen Zahnrad 3 der Ritzelnabe 1 in Eingriff gelangt sind, eine bestimmte Grenzorientierung erreicht haben, indem sie sich um die Achse ihres Ritzels und planetenmäßig um die Nabenachse gedreht haben, wodurch die Steigung bestimmt ist. Durch Umkehrung der Drehrichtung der Antriebswelle 2 (z. B. im Rückwärtsgang) gelangen gleichermaßen die beiden Hemmzähne 7' und 8 mit ihren entgegengesetzten Endflächen in Anlage aneinander, nachdem sich das Planetenrad um einen bestimmten Winkel gedreht hat, wodurch die Orientierung der Flügel in bezug auf die Propellerachse umgekehrt wird.
Die Orientierung der Flügel in bezug auf die Propellerachse im Vorwärts und Rückwärtsgang wird daher durch die relative Winkelposition der beiden Kreissektoren oder Zähne 7' und 8 für einen bestimmten relativen Montagewinkel des Eingriffs der Flügelritzel mit dem konischen Zahnrad 3 der Ritzelnabe bestimmt.
Wenn die Welle 2 angehalten ist, beispielsweise wenn das Boot unter Segel ist, können sich die Flügel 4, 4' und 4" unter der Wirkung der hydraulischen Drücke, die durch das Schleppen der Flügel durch das Wasser verursacht sind, frei um ihre eigene Achse drehen, indem sie sich mit ihrem Planetenritzel um das konische Zahnrad 3 der Ritzelnabe 1 "abrollen". Daher geben die Flügel unter dem Druck nach, indem sie sich so orientieren, daß der Schleppwiderstand verringert wird. Auf diese Weise, d. h. durch In-Segelstellung-Bringen unter dem hydraulischen SchlepPdruck, nehmen die Propellerflügel eine "abgeflachte" Position ein, d. h. mit ihren Hauptflächen im wesentlichen parallel zu der Propellerachse, was einer Mittelposition in bezug auf die beiden von den Flügeln eingenommenen Grenzorientierungen bei Vorwärts- und Rückwärtsantrieb der Propellerwelle, entspricht. Diese Grenzorientierungen der Flügel sind durch die relative Winkelposition der beiden Kreissektoren 7' und 8 bestimmt, wie bereits erläutert wurde.
Bei Beginn des motorischen Vortriebs des Boots und bei jeder Umkehrung der Rotation dreht die Ritzelnabe 1 die Hülse 11 und die Flügel 4, 4', ... um die Achse ihres jeweiligen Planetenritzels 5, 5', ..., bis das relative Ende des Kreissektors 8 an dem relativen Ende des Kreissektors 7', der in den Sitz 7a' eingesetzt ist, anliegt, wodurch das Gehäuse und die so orientierten Flügel in die Drehbewegung mitgenommen werden. Das Aneinanderschlagen der beiden Enden der Kreissektoren 8 und 7' wird durch das eine oder das andere der beiden elastischen Einsatzstücke 7e und 7f gedämpft. Auf diese Weise wird die Stärke des Aneinanderschlagens herabgesetzt, und die Widerlagerflächen unterliegen einer geringeren Deformation, und der Propeller wird leiser.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist die Hülse 11 im wesentlichen rohrförmig und hat einen ausreichend großen Innendurchmesser, um den Durchtritt der Sicherungsmutter 22 der Ritzelnabe 1 am konischen Ende 20 der Antriebswelle 2 durch die Hülse zuzulassen. Die Sicherungsmutter 22 wird auf dem Gewindeende 21 der Welle angezogen. Die rohrförmige Hülse 11 weist am einen Ende 11a ein Gewinde auf und geht durch das Mittelloch eines Flanschs 9a, der mit Stiftschrauben 9b an den Endflächen der Abschnitte 6, 6', ... des Nabengehäuses des Propellers befestigt ist. Auf das Gewindeende 11a der Hülse 11 ist ein erstes rohrförmiges, kegelstumpfförmiges Spitzkegelstück 9c geschraubt und mittels Feststellschrauben 9d gesichert. Eine spitzkegelige Kappe 9e ist in das Gewindeloch des kegelstumpfförmigen Spitzkegelstücks 9c geschraubt, wodurch das spitzkegelige Ende des Propellers vervollständigt ist. Eine Feder 17 ist über die rohrförmige Hülse 11 geschoben und liegt unter Kompression an der Innenfläche des Flanschs 9a an und hält die Hülse 11 durch die profilierte Verbindung 12-13 in Eingriff mit der Ritzelnabe 1.
Der Propeller kann von der Antriebswelle abgenommen und auf ihr angebracht werden, ohne daß er zerlegt werden muß. Dazu genügt es, die Kappe 9e abzuschrauben und einen Schlüssel einzuführen, um mit dem Buchsenkopfsitz 23 an der Sicherungsmutter 22 in Eingriff zu gelangen und letztere vollständig abzudrehen, wodurch der Propeller von der Antriebswelle gelöst wird.
Die Steigung kann ohne Demontage des Propellers und ohne jedes Werkzeug geändert werden. Zum Ändern der Steigung genügt es, den Bereich des Gehäuses (7), der durch das Spitzkegelende repräsentiert ist, das von dem kegelstumpfförmigen Spitzkegelstück 9c und der Kappe 9e gebildet ist, gegen den Widerstand der Rückschiebefeder 17 von Hand zu ziehen, bis die Hülse 11, die mit dem Spitzkegelende 7 verbunden ist, außer Eingriff mit der Ritzelnabe 1 gelangt, und den herausgezogenen Spitzkegel um einen bestimmten Winkel zu drehen, bevor die Zugkraft aufgehoben wird und die Hülse 11 in einer geänderten relativen Winkelposition wieder in Eingriff mit der Ritzelnabe 1 gelangen kann. Das kleinste Inkrement der Änderung wird einheitlich von der Steigung des äußeren und des inneren Profils 12 und 13 bestimmt, die teleskopartig miteinander in Eingriff sind.
Die Außenfläche des Spitzkegelendes kann zweckmäßig mit Griffaussparungen oder tangentialen Nuten versehen sein, um den Ziehvorgang zu erleichtern.
Der Vorgang der Steigungsänderung ist äußerst einfach und schnell und kann durch ein kurzes Eintauchen erfolgen.
Die Steigungseinstellung kann mittels einer Skala oder Bezugsmarkierungen erleichtert werden, die entlang den benachbarten Außenrändern des Flanschs 9a und des kegelstumpfförmigen Spitzkegelstücks 9c eingraviert sind.
Normalerweise ist das Konstruktionsmaterial Schiffsbronze mit Ausnahme der Spitzkegelkappe 9e, die bevorzugt aus Zink oder einem anderen Metall besteht, das stärker elektropositv als Bronze ist, um die Bronze unter Opferung der Kappe vor Korrosion zu schützen.
Das Innere des Nabengehäuses kann im wesentlichen dicht verschlossen sein, um ein wasserfestes Schmierfett wirksamer zurückzuhalten, indem geeignete Dichtringe (O-Dichtring) und Dichtungen aus "Viton" zwischen Verbindungsflächen der verschiedenen Komponenten, die den Propeller bilden und die beschriebenen Mechanismen umgeben, verwendet werden.
Bei der Ausführungsform von Fig. 3 weist der Propeller eine Nabe 1 auf, die durch den Keil 2' auf die Antriebswelle 2 gekeilt ist. Die Verbindung ist durch die Sicherungsmutter 22 gesichert, die auf ein Gewindeende 21 der Antriebswelle gedreht und gegen eine elastische Beilagscheibe 22a angezogen ist. Die Sicherungsmutter weist zweckmäßig eine Buchse 23 für einen Festziehschlüssel auf. Die Nabe 1 hat eine rohrförmige Verlängerung 1a, deren Außenfläche profiliert ist (d. h. in die längsverlaufende Parallele Zähne 1b gefräst sind). Auf dieser außen profilierten Fläche der Nabenverlängerung kann ein erstes konisches Zahnrad 3 thermofixiert oder mit geeigneten Feststellschrauben gesichert sein. An diesem konischen Zahnrad 3 gelangen die Planetenritzel 5 der Flügel 4 des Propellers in kämmenden Eingriff. Das Planetenritzel 5 jedes Flügels hat einen eine Innenbohrung aufweisenden Schaft 5a, der in einem Gehäuse sitzt, das am Grund des Flügels gebildet ist, und die Anordnung ist mechanisch mittels einer Stiftschraube 5c verbunden, die die zentrale Bohrung des Schafts 5a des Planetenritzels durchsetzt und in ein Gewindeloch geschraubt ist, das im Inneren des Körpers des Flügels 4 gebildet ist. Jeder Schaft 5a geht drehbar durch ein Loch, das die Wand eines jeweiligen Abschnitts des Nabengehäuses 6 durchsetzt, das durch Verbinden einer Reihe von Abschnitten mittels tangentialer Stiftschrauben 19 gebildet ist. Das dem Spitzkegelende des Propellers zugewandte Ende dieses ersten Bereichs des Gehäuses 6 hat einen durchmesserverringerten rohrförmigen Ansatz 6c, dessen äußere zylindrische Fläche eine äußere Profilierung l2 aufweist. Dieser erste Bereich 6 des Gehäuses ist in bezug auf die auf die Antriebswelle 2 gekeilte Nabe 1 im wesentlichen drehbar.
Das Nabengehäuse weist einen im wesentlichen rohrförmigen zweiten Bereich 7 auf, der mittels eines inneren Profils in teleskopartigem Eingriff mit dem durchmesserverkleinerten außenprofilierten Ansatz 6c des ersten Bereichs des Gehäuses ist. Dieser zweite Bereich 7 des Gehäuses hat die Innenwand, die mit einem Sitz versehen ist, der kreisförmig durch einen bestimmten Umfangsbogen (oder äquivalent mit zwei winkelmäßig beabstandeten Anschlägen) verläuft, um zwei in Umfangsrichtung beabstandete Anschlagflächen für einen Hemmzahn oder -sektor 8 vorzusehen, der im wesentlichen mit dem rohrförmigen Ansatz 1a der Nabe 1 verbunden ist. Beim Drehen der Antriebswelle 2 und der Nabe 1 dreht jeder Flügel des
Propellers um die Achse seines Planetenritzels 5, das mit dem konischen Zahnrad 3 der Nabe 1 in kämmendem Eingriff ist, bis die Drehung der Nabe ein Ende des Sektors 8 dazu bringt, an der einen oder anderen der Anschlagflächen anzuliegen, die an der Innenwand des rohrförmigen Bereichs 7 des Gehäuses vorhanden sind. An diesem Punkt wird das Gehäuse, das von den beiden Bereichen 6 und 7 gebildet ist, die mittels der Verbindung 12-13 teleskopartig miteinander in Eingriff sind, in die Rotation mitgenommen und gemeinsam damit die Flügel des Propellers in der Grenzorientierung, die sie angenommen haben und die die Steigung des Propellers bestimmt.
Der teleskopartige Eingriff zwischen den beiden Gehäusebereichen 6 und 7 wird von einer Rückschiebefeder 17 unterhalten, die zwischen einer Endfläche des rohrförmigen Bereichs 7 des Gehäuses und einem Anschlagring 9a zusammengedrückt wird, der mittels eines Seeger-Rings 10 an der Außenfläche des Endes des Ansatzes la der Nabe gehalten ist. Die Feder 17 ist im Inneren eines Hohlraums aufgenommen, der durch ein Spitzkegelende 9 definiert ist, das auf das Ende des Nabenansatzes la geschraubt oder anderweitig daran befestigt sein kann. Wie Fig. 3 zeigt, kann der Endteil 14 oder die Basis des Spitzkegelendes 9 mit dem Ende des Nabenansatzes 1a verschraubt oder anderweitig daran befestigt sein. Wie Fig. 3 zeigt, kann der Endteil 14 oder die Basis des Spitzkegelendes 9 zweckmäßig maschinell bearbeitet sein, um teleskopartig über dem Ende des rohrförmigen Bereichs 7 des Gehäuses zu sitzen.
Der rohrförmige Bereich 7 des Gehäuses kann manuell in Richtung zu dem Spitzkegelende des Gehäuses entgegen der Kraft der Feder 17 gezogen werden, und zwar um eine ausreichende Strecke, um das äußere Profil 13 von dem inneren Profil 12 am Ende des Bereichs 6 des Gehäuses zu trennen, und kann relativ zu letzterem gedreht werden, um dadurch die relative WinkelPosition der Anschlagflächen, die an der Innenfläche des rohrförmigen Bereichs 7 des Gehäuses vorhanden sind, in bezug auf den Sektor 8 und auf die gesamte Planetenradanordnung zu ändern und dadurch die Steigung des Propellers zu verstellen.
Wiederum können das Herausziehen und Drehen des rohrförmigen Bereichs 7 des Gehäuses erleichtert werden durch Bilden geeigneter Griffausnehmungen (in den Figuren nicht gezeigt) an dessen Außenfläche.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform.
Der Kürze halber sind gleiche funktionelle Teile des Propellers in Fig. 4 mit den gleichen Ziffern bezeichnet, die in Fig. 3 verwendet werden, um identische oder funktionsmäßig äquivalente Teile zu bezeichnen, und eine erneute Beschreibung wird als unnötig angesehen.
Bei der Ausführungsform von Fig. 4 hat die Propellernabe 1 keinen zylindrischen Ansatz in Richtung zu dem Spitzkegelende des Propellers, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen, und der Hemmzahn oder -sektor 8 ist direkt an der Außenfläche der Nabe 1 durch maschinelles Bearbeiten geformt. Auch in diesem Fall kann das konische Zahnrad 3 der Nabe durch Bearbeiten des Endbereichs der Nabe 1 erhalten sein.
Das Spitzkegelende 9 ist in diesem Fall direkt auf ein Gewindeende des ersten Bereichs 6 des Nabengehäuses geschraubt.
Der zweite rohrförmige Bereich 7 des Gehäuses ist über ein Innenprofil 13 in teleskopartigem Eingriff mit einem Außenprofil 12, das über der Außenfläche eines durchmesserverringerten Endes des ersten Bereichs 6 des Gehäuses gebildet ist, das der Antriebswelle 2 zugewandt ist, und der zweite Bereich 7 ist in Eingriff daran durch die Rückschiebefeder 17 gehalten.
Ebenso wie in der Beschreibung von Fig. 3 sind an der Innenwand des Bereichs 7 des Gehäuses zwei Anschlagflächen (in der Figur nicht gezeigt) vorgesehen, die in Umfangsrichtung durch einen bestimmten Umfangsbogen getrennt sind und die wie in dem in Fig. 3 gezeigten Fall durch maschinelles Herausarbeiten eines Sitzes 7a gebildet sein können, der um einen bestimmten Umfangsbogen verläuft und fähig ist, die Bewegung eines Hemmzahns oder -sektors 8 aufzunehmen, der mit der Nabe 1 des ProPellers integral und frei ist, um sich von einem Ende zum entgegengesetzten Ende des Sitzes 7a zu drehen.
Die Rückschiebefeder 17 liegt an der Oberfläche eines Flanschkörpers 15 an, der auf ein Gewindeende der Nabe 1 in Richtung der Antriebswelle 2 geschraubt sein kann. Der Flanschkörper 15 ist mit einem rohrförmigen Ansatz 16 versehen, der teleskopartig auf einem gewollt durchmesserkleineren Ende 18 des zweiten Bereichs 7 des Gehäuses sitzt.
Auch bei dieser Ausführungsform kann der rohrförmige Bereich 7 durch die Verbindung 12-13 außer Eingriff mit dem Bereich 6 des Gehäuses gezogen und relativ zu letzterem und zu der Nabe 1 gedreht werden, indem seine Außenfläche von Hand ergriffen und entgegengesetzt zu der Feder 17 gezogen wird, um die Steigung des Propellers zu ändern.
Die angegebenen Ziele werden durch die Propeller der Erfindung vollkommen erreicht Außerdem bieten die beiden alternativen Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 den zusätzlichen Vorteil, daß sie nur eine minimale Zahl von Teilen benötigen und besonders gut für Propeller mit kleinen und mittleren Dimensionen geeignet sind.
Selbstverständlich können geeignete Bezugsmarkierungen auf die Außenflächen der beiden Bereiche 6 und 7 des Gehäuses entlang dem Umkreis ihrer jeweiligen Verbindungsflächen graviert sein, um die Steigungsverstellung zu erleichtern. Außerdem können Abdichtungen mit O-Dichtringen verwendet werden, um das Innere des Gehäuses abzudichten, das die beschriebenen Mechanismen enthält, um ein wasserfestes Schmierfett besser zurückzuhalten.
Auch bei den beiden letzten Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 werden elastische Einsatzstücke bevorzugt an Widerlagerflächen des Hemmzahns oder -sektors 8 und/oder an Anschlagflächen des Sitzes, in dem sich der Sektor 8 bewegt, verwendet.

Claims

1. Vorrichtung zum Verstellen der Steigung eines Drehflügelpropellers unter Verwendung eines Planetengetriebes (5-3) zwischen den Flügeln (4, 4',...) des Propellers und seiner Nabe (1), um eine freie Drehung der Flügel (4, 4',...) um ihre jeweilige Achse um einen Winkel zu bestimmen, der durch eine Begrenzungseinrichtung einer relativen Drehung zwischen einem Nabengehäuse (6-7), das Löcher aufweist, durch die hindurch die Flügel (4, 4',...) drehbar angebracht sind, und der Nabe (1), die auf eine Antriebswelle (2) des Propellers gekeilt ist, vorgegeben ist, wobei die Begrenzungseinrichtung eine Endorientierung bestimmt, die von den Flügeln (4, 4', ...) unter zwei entgegengesetzten Zuständen von auf sie aufgebrachten hydraulischen Kräften in einer Vorwärts- und einer Rückwärts-Drehrichtung der Antriebswelle (2) eingenommen wird, ohne den Propeller zu demontieren,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse (6-7) von mindestens zwei Abschnitten (6-7) gebildet ist, die in Teleskopeingriff miteinander sind;

daß ein erster Abschnitt (6) des Gehäuses im wesentlichen um die Nabe (1) drehbar und mit Löchern versehen ist, durch die die Flügel (4, 4',...) drehbar in Planeteneingriff mit der Nabe (1) gehalten sind;

daß ein zweiter Abschnitt (7) des Gehäuse an einer Innenfläche davon vorgesehen ist, wobei zwei Widerlagerflächen in bezug aufeinander umfangsmäßig beabstandet sind, um die Bewegung eines Hemmzahns oder Sektors (8) zu begrenzen, der zwischen sie eingesetzt und starr mit der Nabe (1) verbunden ist;

daß der zweite Abschnitt (7) des Gehäuses fähig ist, teleskopartig von dem ersten Abschnitt (6) des Gehäuses um eine Strecke weggezogen zu werden, die ausreicht, um eine Teleskopeingriffsverbindung (12-13) außer Eingriff zu bringen, die von einem Außenprofil (12), das an einem Ende eines der beiden Abschnitte (6-7) des Gehäuses vorhanden ist, und von einem Innenprofil (13), das in einem Verbindungsende des anderen Abschnitts des Gehäuses vorhanden ist, gebildet ist, relativ zu dem ersten Abschnitt des Gehäuses gedreht zu werden und in einer anderen relativen Winkelposition erneut damit in Eingriff gebracht zu werden, um dadurch die relative Winkelposition der Widerlagerflächen in bezug auf den Zahn oder Sektor (8) zu ändern und dadurch die Propellersteigung um ein kleinstes unitäres Inkrement zu ändern, das durch die Steigung der in Teleskopeingriff bef indlichen Außen- und InnenProfile (12-13) bestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt (7) des Gehäuses mit dem ersten Abschnitt (6) des Gehäuses von der Seite der Antriebswelle (2) benachbart dem Propeller in Teleskopverbindung bringbar ist und teleskopartig außer Eingriff mit dem ersten Abschnitt (6) des Gehäuses gezogen werden kann, indem er in Axialrichtung zu der Antriebswelle (2) hin gegen eine Rückschiebefeder (17) gezogen wird, die in einem rohrförmigen Flanschkörper (15) gehalten ist, der auf dem Ende der Nabe (1) angebracht ist, die auf das Ende der Antriebswelle gekeilt ist, wobei der Flanschkörper (15) einen rohrförmigen Ansatz (16) hat, der die Rückschiebefeder (17) enthält und ein durchmesserverringerte5 rohrförmiges Ende (18) des zweiten Abschnitts (7) des Gehäuses einschiebbar aufnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt (7) des Gehäuses mit dem ersten Abschnitt (6) des Gehäuses von der der Antriebswelle (2) entgegengesetzten Seite in Teleskopverbindung bringbar ist und außer Eingriff mit dem ersten Abschnitt (6) des Gehäuses gezogen werden kann, indem er in Axialrichtung gegen den Widerstand einer Rückschiebefeder (17) gezogen wird, die von einem spitzkegelförmigen äußersten Ende (9) des Gehäuses gehalten wird, das auf einer rohrförmigen, mit Gewinde versehenen Verlängerung (1a) der Nabe (1) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei Griffaussparungen an der Außenfläche des zweiten Abschnitts (7) des Gehäuses gebildet sind, um von Hand den Zugvorgang, gefolgt von dem Drehvorgang zur Änderung der Propellersteigung, auszuführen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Bezugsmarkierungen in die Außenflächen der beiden Abschnitte (6-7) des Gehäuses nahe dem Außenrand der Verbindungsflächen eingraviert sind, um die Steigungsjustierung zu erleichtern.

6. Drehflügelpropeller mit verstellbarer Steigung für Segelboote, der folgendes aufweist: eine Ritzelnabe (1), die permanent auf ein Ende einer Antriebswelle (2) gekeilt und darauf mit einer Sicherungsmutter (22) gesichert ist, die auf ein Gewindeende (21) der Welle geschraubt ist, und die ein koaxiales Kegelrad (3) hat;

mindestens zwei Flügel (4, 4'...), die jeweils ein konisches Ritzelende (5, 5',...) haben, die mit dem Kegelrad (3) der Ritzelwelle (1) in Planeteneingriff sind, wobei jeder Flügel frei ist, um um die Achse seines Ritzelendes und um das Kegelrad (3) der Ritzelnabe (1) ausgehend von einer Neutralposition des Flügels mit seinen Hauptflächen im wesentlichen parallel zu der Wellenachse um zwei entgegengesetzte Winkel zu drehen, die durch eine Anschlageinrichtung vorgegeben sind, wenn die Flügel von hydraulischen Kräften beaufschlagt werden, die jeweils durch die Drehung der Antriebswelle in einer Vorwärts- und in einer Rückwärtsrichtung verursacht werden, was die Steigung des Propellers in den beiden Drehrichtungen bestimmt, und ausgehend von einer der beiden Endpositionen in Richtung zu der Neutralposition, wenn sie von hydraulischen Kräften beaufschlagt werden, die durch Widerstandskräfte verursacht werden, wenn der Propeller durch Wasser geschleppt wird;

mindestens zwei Sektoren (6, 6',...), die miteinander verbunden sind, um ein Gehäuse zu bilden, das die Ritzelnabe (1) und die Planetenritzelenden (5, 5',...) der Flügel (4, 4',...) umschließt, wobei das Gehäuse frei ist, um sich um die Ritzelnabe innerhalb der beiden entgegengesetzten Winkel zu drehen, die von mindestens einem ersten Zahn oder Sektor (7'), der fest mit dem Gehäuse verbunden ist, und einem zweiten Zahn oder Sektor (8), der mit der Ritzelnabe (1) fest verbunden ist, vorgegeben sind, wobei die beiden Zähne oder Sektoren miteinander zusammenwirken, um die Anschlageinrichtung in den beiden Drehrichtungen der Flügel um ihre eigenen Achsen und planetenmäßig um die Ritzelnabe herum zu bestimmen und um das Gehäuse und die Flügel unter der Einwirkung der Antriebswelle in Drehung zu ziehen;

wobei der Sektor (8) auf einer äußeren Zylinderfläche (10) einer Hülse (11) gebildet ist, die ein profiliertes rohrförmiges Ende (12) hat, das mit einem profilierten zylindrischen Ende (13) der Ritzelnabe (1) in einer relativen Winkelposition zwischen beiden, die eine bestimmte Steigung des Propellers bestimmt, kämmt,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Sektor (6, 6',...) eine zylindrische Öffnung (6a, 6a',...) hat und jeder Flügel (4, 4',...) an einem jeweiligen Sektor (6, 6',...) vormontiert ist mittels eines jeweiligen Kegelritzels (5, 5',...), das einen eine Innenbohrung aufweisenden Schaft (5a, 5a',...) hat, der drehbar in der Öffnung (6a, 6a',...) gehalten und starr in einen Sitz (4a), der an der Basis des Flügels gebildet ist, mittels einer Stiftschraube (5c) eingebaut ist, die eine Mittelbohrung des Ritzels (5) durchsetzt und in ein Gewindeloch (4b) geschraubt ist, das von dem Sitz im Inneren des Flügelkörpers verläuft;

daß die Hülse (11) rohrförmig ist und ein Ende (11a), das dem profilierten Ende entgegengesetzt ist, mit einem ersten kegelstumpfförmigen Bereich (9c) eines spitzkegeligen äußersten Endes des Gehäuses verbunden ist, indem es einen ringförmigen Flansch (9a), der mit der Endfläche des Gehäuses verbunden ist, durchsetzt, wobei eine Rückschiebefeder (17) auf die rohrförmige Hülse geschoben ist und unter Kompression an der Innenfläche des ringförmigen Flanschs (9a) anliegt, um die Hülse (11) in Eingriff mit der Ritzelnabe (1) zu halten;

daß eine mit Gewinde versehene spitzkegelige Kappe (9e) in ein zentrales Gewindeloch des ersten kegelstumpfförmigen Spitzkegelbereichs (9c) geschraubt ist;

daß die Steigung verstellbar ist, indem das spitzkegelige äußerste Ende, das durch den ersten kegelstumpfförmigen Bereich (9c) und die Kappe (9e) gebildet ist, gegen den Widerstand der Feder (17) gezogen wird, bis die Hülse (11) von

der Ritzelnabe (1) getrennt ist, das herausgezogene spitzkegelige äußerste Ende um einen bestimmten Winkel gedreht und wieder losgelassen wird, um die Hülse (11) erneut auf der Ritzelnabe (1) in einer geänderten relativen Winkelposition in Eingriff zu bringen; und

daß der Propeller von der Antriebswelle (2) demontierbar ist durch Lösen der Kappe (9e), Einführen eines Schlüssels in die Sicherungsmutter (22) und Herausdrehen derselben, um den Propeller von der Antriebswelle zu lösen.

7. Propeller nach Anspruch 6, wobei der fest mit dem Gehäuse verbundene Sektor (7') von einem Ringsektoreinsatz gebildet ist, der Viereck- oder Trapezoidquerschnitt hat, in einem Umfangsbogensitz (7a), der an der Innenwand eines (6') der das Gehäuse bildenden Sektoren vorhanden ist, aufgenommen und darin durch elastische Endeinsatzstücke (7e, 7f) begrenzt ist, die durch die Verbindungsflächen von zwei daran angrenzenden Gehäusesektoren festgelegt sind, um Staudruck zu dämpfen.

8. Propeller nach Anspruch 7, wobei die elastischen Einsatzstücke Gummiblöcke sind, die an den beiden Enden des Umfangsbogensitzes unter entsprechenden Ansätzen des Ringsektoreinsatzstücks in bezug auf die Fläche der Innenwand herausragend gehalten sind.